借助雨滴也能發電：功率轉化效率85% 可與太陽能發電互補
在降雨等偏暗環境下發電效率偏低是太陽能應用的瓶頸，尤其在南方多雨城市，太陽能發電受到了不小的制約。 在2017年全國科技活動周暨北京科技周主場，中科院北京納米能源與系統研究所展示的“雨滴薄膜發電”技術，瞄準了這一痛點，把降雨利用起來發電。 在現場，研究人員搭建了一個簡易木屋，在木屋房頂鋪設了
在降雨等偏暗環境下發電效率偏低是太陽能應用的瓶頸，尤其在南方多雨城市，太陽能發電受到了不小的制約。
在2017年全國科技活動周暨北京科技周主場，中科院北京納米能源與系統研究所展示的“雨滴薄膜發電”技術，瞄準了這一痛點，把降雨利用起來發電。
在現場，研究人員搭建了一個簡易木屋，在木屋房頂鋪設了雨滴薄膜發電材料——納米薄膜，并構建了一個封閉電路，用淋浴設備模擬雨滴落在薄膜上。此時，連接了薄膜的LED燈亮了起來。如果在雨滴薄膜下面鋪上太陽能板，無論晴天還是雨天都可以發電。
“雨滴發電利用了國際領先的高分子納米薄膜雨水發電技術，納米薄膜做成透明狀后，透光率可達到90%以上，將其鋪設在太陽能電池板上，即可成為下雨時雨滴發電、晴天時太陽能發電的復合能源。”5月20日，在現場，中科院北京納米能源與系統研究所所長王中林向公眾介紹。
“薄膜分為兩層，雨水滴到薄膜上之后，兩層材料會有一個接觸，表面就能通過摩擦感應電荷。雨水不是純凈水，是帶電荷的，通過接觸之后，一層薄膜吸附正電，另一層薄膜帶負電，這就產生了電壓，與封閉的回路連接，就產生了電流。”在現場講解的研究員趙雪嬌向記者介紹。
雨滴發電產生的電量多少還在進一步研究中。根據王中林在《自然》發表的論文，通過理論計算，目前另一種以摩擦生電為技術原理的水波能發電裝置，一個山東省面積大的薄膜，可以滿足當下全球供電需求，但從理論到實際，還有較長的路要走。
雨滴發電穩定性實際上還跟降雨是否持續有關。如果雨持續降下，電流持續不斷；如果雨是間斷的，那么產生的就是脈沖電流，難以穩定續航。因此，研究團隊針對摩擦生電不穩定的情況，專門研究了相應的電路——先把電收集到一個電容器，再導出形成直流穩壓的電流，能量轉化率可達85%。
根據中科院納米所的設想，雨滴發電和水波能發電可能會在5年走向產業化，讓一些設備實現自供能。以氣象觀測站為例，在一些多降雨的林區或偏遠地區架設氣象站，通電、維修都不是很方便，如果雨滴薄膜發電供電穩定，就是一個很好的供電選擇。
“關鍵是提高功率和穩定性，還有材料怎么封裝更加有效。”趙雪嬌介紹。目前，雨滴發電的功率與太陽能相比還是有差距的，如果能進一步提高功率，太陽能目前應用的場景，雨滴發電都能使用。兩種方式結合效率會更高。
作者：李一鵬 來源：中國氣象報 責任編輯：wutongyufg
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